オントロジー開発 101：はじめてのオントロジー作成ガイド

https://protege.stanford.edu/publications/ontology_development/ontology101-noy-mcguinness.html

著者: Natalya F. Noy & Deborah L. McGuinness (スタンフォード知識システム研究所)

1. オントロジーとは何ですか？

• オントロジーとは、ドメインの共有された概念化の正式で明示的な仕様です。

• 定義します:

  • 概念（クラス）

  • プロパティ（スロット）

  • 関係

  • インスタンス

オントロジーの目的:

• 人々とシステムの間で共有理解を可能にします。

• ドメイン知識を再利用します。

• ドメイン知識を操作知識から分離します。

• ドメイン構造を分析・改善します。

2. なぜオントロジーを開発するのですか？

• システム間の相互運用性を促進します。

• ステークホルダーのための共通の語彙を提供します。

• 構造化データ分析とセマンティック検索を可能にします。

• AIアプリケーションの推論と自動推論をサポートします。

3. 7ステップオントロジー開発プロセス

ステップ 1: ドメインと範囲を決定

• オントロジーは何をカバーしますか？

• 誰がそれを使用しますか？

• どの質問に答えるべきですか？

例: ワインオントロジーはワインと食べ物のペアリングに焦点を当てるかもしれませんが、ワインの在庫には焦点を当てないかもしれません。

ステップ 2: 既存のオントロジーの再利用を検討する

• 再利用可能なコンポーネントを検索します（例: ダブリンコア、SNOMED、WordNet）。

• 時間を節約し、相互運用性を高めます。

ステップ 3: 主要な用語を列挙する

• ドメインのすべての重要な用語（名詞、概念、属性など）をリスト化します。

• これがオントロジーの語彙を形成します。

ステップ 4: クラスとクラス階層を定義する

• 用語を分類法に整理します（is-a 関係を使用）。

• アプローチ:

  • トップダウン: 一般的な概念から始めます。

  • ボトムアップ: 特定のインスタンスから始めます。

  • ミドルアウト: 重要な中間レベルの概念から始めます。

例:

• 物

  • ワイン

  • 赤ワイン

  • 白ワイン

ステップ 5: クラスのプロパティ（スロット）を定義する

• クラスの特性を説明します。

• 例:

  • ワインには色、フレーバー、ブドウの種類、製造者があります。

ステップ 6: スロットのファセットを定義する

• プロパティの制約を指定します:

  • 値の型（文字列、数値など）

  • 許可される値

  • カーディナリティ（例: 1つの値、複数の値）

  • プロパティのドメインと範囲

ステップ 7: インスタンスを作成する

• クラスの特定の例を追加します。

• 可能な限り実世界のデータを使用します。

例:

• インスタンス: ChateauMargaux1995

  • クラス: 赤ワイン

  • 色: 赤

  • ボディ: フル

4. 設計原則とベストプラクティス

• 完璧を目指さない; 繰り返し進化させます。

• 適切な詳細レベルはユースケースによります。

• 概念をモジュラーかつ再利用可能に保ちます。

• 論理的一貫性を確保するために、必要に応じて非重複クラスを使用します。

• クラスとインスタンス: 意図と柔軟性に基づいて使用します。

5. オントロジー開発のためのツール

• Protégé: スタンフォードからのオープンソースのオントロジーエディター。

• Ontolingua、Chimaera、およびOWLサポートツール。

• 多くのツールは標準形式（例: RDF, OWL）へのエクスポートをサポートしています。

6. 避けるべき一般的な落とし穴

• 最初に詳細すぎるモデルを作成すること。

• 能力に関する質問を定義しないこと。

• 既存のオントロジーを再利用しないこと。

• 論理的一貫性を検証しないこと。

7. 開発ステップの要約

このプロセスは反復的であり、直線的ではありません。

8. 結論

• オントロジー構築は技術的かつ概念設計プロセスです。

• それはドメイン駆動型、目標指向、および協力的であるべきです。

• よく構築されたオントロジーはセマンティック理解、自動推論、およびAI統合をサポートします。

• このプロセスは、使用、フィードバック、および技術的ニーズに応じて進化します。